保护LED电源电路的若干方法介绍 调节器, 电源, 开关

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3.2 关机电流过冲保护
在我们设计的30A/20V开关型稳流电源中，采用控制电路单独供电。主电路的滤波电容在工作时存储了大量的电能，切断总电源后，其中存储的电荷持续数秒才能放完。 所以关机后单独供电的采样电路先关而主电路延迟关闭。调节器的给定输入端由主电路供电，即关机后调节器的采样输入端先降低，给定端缓慢降低，于是其输出误差电压增大，控制芯片增加PWM 的占空比，由此导致了关机时负载电流的严重过冲，过冲时的电流波形如图7所示。


图8 为关机电流过冲保护电路，该电路能在3ms内迅速检测出交流电源是否关闭，并且在电源关闭后强行将调节器给定输入端的电压拉低，防止电流过冲，具体动作过程如下。


光耦U1、U 2 随被测电源的正负半周交替导通，当A 点交流电压大于光耦中发光二极管的导通电压Von时，光耦开启，C3通过光耦中三极管放电，使B 点的电压达不到场效应管的开启电压; 当交流电压小于Von时，光耦不导通，C3充电，B点的电压增加，此时应使C3的电压上升到场效应管阈值的时间大于光耦关闭的时间，以保证Q2不导通。 在t1时刻交流电源断开，光耦输出呈高阻态，C2中存储的电荷经R1向C3充电，C3上的电压迅速增加，当B点电压大于场效应管的开启电压时，场效应管Q2导通，导通后可迅速将Vs 拉低，图8中Vs是调节器的给定输入端电压。 关机瞬间负载电流和图8中B点的波形如图9。改变R1和R4的参数，可以改变给C3充电的时间。 R4选用较大阻值的，可以提高C3上的电压，同时延长C3的放电时间。 C2的大小可以决定交流电源断电后维持该电路工作的时间。 综上所述，设置合理的参数，便可保证在主电路电源没有完全关闭的情况下，Q2一直导通，即误差放大器的给定输入端一直为零，避免了电流过冲。


4 过压保护电路
稳流型电源若负载发生断路，电流检测电阻两端的电压下降到零，一旦给定值不为零，调节器会使得输出电压急剧飙升至最大值，这对负载连接接触不良时是很危险的。 对LED、半导体制冷等负载来说，过压发生时，首要任务是保护负载，其次是保护开关功率管。
为解决以上问题，有两种保护方法同时使用，一是放置双向TVS来实现对瞬间冲击电压的防护。
TVS是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以纳秒级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的元器件免受各种浪涌脉冲损坏。 还可将电阻与TVS串联，当TVS未击穿时，电阻上没有电流，若发生过压，TVS被击穿，电阻上有电流流过，产生压降，以此作为保护信号，送到PWM 芯片的shutdown 端，封锁PWM脉冲输出。 另外一种方法是当负载断路时使电源立即停止工作，如图10所示，图中R24和R27给运放同相输入端提供固定的小电压U+。R26为取样的负载电流输入，当负载发生断路时，运放反相输入端电压U-=0, 因而U+>U-, 运放输出电压为高电平，给出空载保护信号。 同时将时间常数R30×C15与电源给定的时间常数配合调节，使得空载保护不发生误动作。
5 结语
文中主要讨论了LED电源的几种保护方式，并介绍了一些具体电路。 对一个给定的直流开关电源来说，保护电路是否完善并按预定设置工作，对电源装置的安全性和可靠性至关重要。 而电源的可靠性将会影响到LED产品的寿命，因此通常需要用几种保护方式加以组合来构成完善的保护系统，确保直流开关电源的正常工作。 我们将这些措施实际用于驱动LED负载，工作安全可靠。

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